1、 1 某机械加工车间低压配电系统及车间变电所设计 2008 年 7 月 2 日 目录 一、负荷计算 . 错误 !未定义书签。 二、变电所主变压器和主结线方案的选择 . 3 三、短路电流的计算 . 4 四、变电所一次设备的选择校验 . 6 五、变电所进出线和与邻近单位联络线的选择 . 8 六、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 . 9 七、设计图样 . 10 八、车间平面布置图 . 11 九、心得体会 . 错误 !未定义书签。 一、负荷计算 1由车间平面布置图，可把一车间的设备分成 5 组， 分组如下： NO.1： 29、 30、 31 配电箱的位置： D-靠墙放置 NO.2： 14 28
2、 配电箱的位置： C- 靠墙放置 NO.3： 1、 32、 33、 34、 35 配电箱的位置： B- 靠柱放置 NO.4： 6、 7、 11、 12、 13 配电箱的位置： B-靠柱放 置 NO.5： 2、 3、 4、 5、 8、 9、 10 配电箱的位置： B- 靠柱放置 2总负荷计算表如表 1所示。 表 1 机加工一车间和 铸造、铆焊、电修等车间负荷计算表 编号 名称 类别 供电回路代号 设备容量Pe/KW 需要系数 Kd cos tan 计算负荷 P30 /KW Q30 /Kvar S30 /KVA I30/A No.1供电回路 104 0.7 0.95 0.33 72.8 24.0
3、76.7 116.5 No.2 2 1 机加工一车间 动力 供电回路 82.9 0.2 0.5 1.73 16.6 28.7 33.2 50.4 No.3供电回路 157.7 0.2 0.5 1.73 31.5 54.6 63.0 95.7 No.4 供电回路 22.5 0.2 0.5 1.73 4.5 7.8 9.0 13.7 No.5 供电回路 38.6 0.2 0.5 1.73 7.7 13.4 15.4 23.4 2 铸造车间 动力 No.6供电回路 160 0.4 0.7 1.02 64 65.3 91.4 138.9 No.7供电回路 140 0.4 0.7 1.02 56 57.
4、1 80.0 121.5 No.8供电回路 180 0.4 0.7 1.02 72 73.4 102.8 156.2 照明 No.9 供电回路 8 0.8 1 0 6.4 0 6.4 9.7 3 铆焊车间 动力 No.10 供电回路 150 0.3 0.45 2.0 45 89.1 99.8 151.6 No.11 供电回路 170 0.3 0.45 2.0 51 101 113.1 171.9 照明 No.12 供电回路 7 0.8 1 0 5.6 0 5.6 8.5 4 电修车间 动力 No.13 供电回路 150 0.3 0.5 1.73 45 78 90.0 136.8 No.14 供
5、电回路 146 0.3 0.56 1.48 44 65 78.5 119.3 照明 No.15 供电回路 10 0.8 1 0 8 0 8 12.2 总计 动力 1501.7 0.67 1.12 586.1 657.4 880.7 1338.2 照 25 3 (380V侧 ) 明 计入 K p=0.8 K q=0.85 0.64 1.19 468.9 558.8 729.5 1108.3 3. 无功功 率补偿 由表 1 可知，该厂 380V 侧最大负荷时的功率因素只有 0.64。而供电部门要求该厂 10KV 进线最大负荷时的功率因素不应地于 0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因
6、此 380V 侧最大负荷时的功率因素应稍大于 0.90，暂取0.92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量 : Qc=P30(tan 1- tan 2)=468.9tan(arccos0.64)- tan(arccos0.92)Kvar =361.1 Kvar 参照图 2-6，选 PGJ1 型低压自动补偿屏，并联电容器为 BW0.4-14-3 型，采用其方案 1（主屏） 1 台与方案 3（辅屏） 4 台相组合，总容量 84Kvar 5=420Kvar。因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10KV 侧的负荷计算如下表： 表 2 无功补偿后工厂的计算负荷 项目 cos 计算负荷 P30/KW
7、Q30/Kvar S30/KVA I30/A 380V 侧补偿前负荷 0.64 468.9 558.3 729.5 1108.3 380V 侧无功补偿容量 -420 380V 侧补偿后负荷 0.96 468.9 138.3 488.9 742.8 主变压器功率损耗 0.015S30=7.3 0.06S30=29.3 10KV 侧负荷总计 0.94 476.2 167.6 504.8 29.1 二、变电所主变压器和主结线方案的选择 1变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可以有下列两种方案： （ 1 ）装设一台主变压器 型式采用 S9 ，而容量根据 SN 。T=
8、630KVAS30=504.8KVA 选择，即选一台 S9-630/10 型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。 （ 2）装设两台主变 压器 型式也采用 S9，每台容量按式 SN T（ 0.6 0.7）S30 选择，即 SN T（ 0.6 0.7） 504.8kVA=(302.9 353.36)kVA 因此选两台 S9-400/10 型低损耗配电变压器。 主变压器的联结组别均采用 Yyn0。 2变电所主结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案： （ 1）装设一台主变压器的主结线方案。 4 （ 2）装设两台主变压器的主结
9、线方案。 （ 3）两种主结线方案的技术经济比较（表 3）。 表 3 两种主结线方案的比较 比较项目 装设一台主变的 方案 装设两台主变的方案 技 术 指 标 供电安全性 满足要求 满足要求 供电可靠性 基本满足要求 满足要求 供电质量 由于一台主变，电压损耗略大 由于两台主变并列，电压损耗略小 灵活方便性 只一台主变，灵活性稍差 由于有两台主变，灵活性较好 扩建适应性 稍差一些 更好一些 经 济 指 标 电力变压器的 综合投资额 由表 2-8 差得 S9-630 的单价为7.47 万元，而由表 4 1 查得变压器综合投资约为其单价的 2倍，因此其综合投资为 27.47万元 14.94 万元 由
10、表 2-8 差得 S9-400 的 单价为 5.31 万元，因此两台综合投资为 45.31 万元 21.24万元，比一台主变方案多投资 6.3 万元 高压开关柜（含计量柜）的综合投资额 查表 4-10 得 GG-1A(F)型柜按每台 3.5 万元计，查表得其综合投资按设备价 1.5 倍计，因此其综合投资约为 4 1.5 3.5 万元21 万元 本方案采用 6 台 GG-1A(F)柜，其综合投资约为 6 1.5 3.5 万元 31.5 万元，比一台主变方案多投资 10.5 万元 电力变压器和高压开关柜的年运行费 参照表 4-2 计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为 3.706 万元（其
11、余略） 主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为 6.752 万元，比一台主变方案多耗3.046 万元 交供电部门的一次性 供电贴费 按 800 元 /kVA 计，贴费为 630 0.08 万元 50.4 万元 贴费为 2 400 0.08 万元64 万元，比一台主变方案多交 13.6 万元 从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。（说明：如果工厂负荷近期有较大增长的话，则宜采用装设两台 主变的方案。 三、短路电流的计算 1绘制计算电路（图 1） 图 1 短路
12、计算电路 5 2确定基准值 设 Sd=100MVA， Ud1=10.5kV，低压侧 Ud2=0.4kV，则 kVM V AUI dd 5.51 0 . 5 k V31 0 03S 1d1 kAkVM V AUSI ddd 1 4 44.031 0 03 22 3.计算短路电路中各元件的电抗标幺值 （ 1）电力系统 5.02 0 0/1 0 0*1 M V AM V AX （ 2）架空线路 由 LGJ-150 的 kVx /36.00 ，而线路长 0.3km,故 0 9 8.05.101 0 0)3.036.0( 2*2 kVM V AX（ 3）电力变压器 有 5.4%ZU ，故 1.76301
13、00100 5.4*3 kV AM V AX因此绘等效电路，如图 2 所示。 图 2 等效电路 4计算 k-1 点（ 10.5kV 侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 （ 1）总电抗标幺值 5 9 8.00 9 8.05.0*2*1* )1( XXX k （ 2）三相短路电流周期 分量有效值 kAkAXII kdk 2.95 9 8.0/5.5/ * )1(1)3( 1 （ 3）其他短路电流 kAIII k 2.9)3( 1)3(3 ）（ kAIi sh 5.232.955.255.2 3)3( ）（ kAII sh 9.132.951.151.1 3)3( ）（ （ 4）三相短路容
14、量 M V AM V AXSS kdk 2.167598.0/100/ * )1()3( 1 6 5计算 k-2点（ 0.4kV 侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 （ 1）总电抗标幺值 7.71.7098.05.0*3*2*1* )1( XXXX k （ 2）三相短路电流周期分量有效值 kAkAXII kdk 7.187.7/1 4 4/ * )1(2)3( 2 （ 3）其他短路电流 kAIII k 7.18)3( 2)3(3 ）（ kAIi sh 4.347.1884.184.1 3)3( ）（ kAII sh 4.207.1809.109.1 3)3( ）（ （ 4）三相短路容
15、量 M V AM V AXSS kdk 0.137.7/1 0 0/ * )2()3( 2 以上计算结果综合如表 4所示。 表 4 短路计算结果 短路计算点 三相短路电流 /kA 三相短路容量 /MVA )3(kI I(3) (3)I )3(shi )3(shI )3(kS k 1 9.2 9.2 9.2 23.5 13.9 167.2 k 2 18.7 18.7 18.7 34.4 20.4 13.0 四、变电所一次设备的选择校验 1 10kV 侧一次设备的选择校验（表 5） 表 5 10kV 侧一次设备的选择校验 选择校验项目 电压 电流 断流 能力 动稳定度 热稳定度 台数 装置地点条件
16、 参数 UN I30 )3(kI )3(shi (3)I 2tima 数据 10kV 36.4A (I1NT) 9.2kA 23 5kA 9.221.9 =160.8 一 次 额定 参数 UN IN Ioc imax 2tI t 高压少油断路器 10kV 630A 16kV 40kA 1622=512 2 7 设 备 型 号 规 格 SN10-10I/630 高压隔离开关GN68 -10/200 10kV 200A 25.5kA 1025=500 5 高压熔断器RN2-10 10kV 0.5A 50kA 2 电压互感器JDJ-10 10/0.1kV 1 电压互感器JDJZ-10 310/ 31
17、.0/ 31.0kV 1 电流互感器LQJ-10 10kV 100/5A 31.8KA 81 3 避雷器 FS4-10 10kV 2 户外式高压隔离开关 GW4-15G/200 15kV 200A 1 表 5 所选设备均满足要求。 2 380 侧一次设备的选择校验（表 6） 表 6 380V 侧一次设备的选择校验 选择校验项目 电压 电 流 断流能力 动稳定度 热稳定度 台数 装置 地点 条件 参数 UN I30 )3(kI )3(shi (3)I 2tima 数据 380V 总 742.8A 18.7kA 34.4kA 18.720.7=244.8 一 次 设 额定 参数 UN IN Ioc
18、 imax 2tI t 低压断路 380V 1500A 40kV 1 8 备 型 号 规 格 器 DW151500/3 低压断路器 DZ20630 380V 630A (大于 I30) 一般 30kA 12 低压断路器 DZ20200 380V 200A (大于 I30) 一般 25kA 3 低压刀开关 HD131500/30 380V 1500A 1 电流互感器 LMZJ1 0.5 500V 1500/5A 1 电流互感器 LMZ10.5 500V 160/5A 100/5A 1 表 6 所选设备均满足要求。 3高低压母线的选择 参照表 5-25， 10KV 母线选 LMY 3（ 404），
19、即母线尺寸为 40mm4mm； 380V 母线选 LMY 3（ 808） +505， 即相母线尺寸为80mm6mm，中性 母 线尺寸为 50mm5mm。 五、变电所进出线和与邻近单位联络线的选择 1 10KV 高压进线和引入电缆的选择 （ 1） 10KV 高压进线的选择和校验 采用 LJ 型铝绞线敷设，接往 10KV 公用干线。 1）按发热条件选择。由 I30=36.4A 及室外环境温度年最热月平均最高气温为33。 C，查表 8-35, 初选 LJ 16，其在 35。 C 时的 Ial=93.5I30,满足发热条 件。 2）校验机械强度。查表 8-33，最小截面 Amin=35mm2，因此 L
20、J 16 不满足机械强度要求，故改选 LJ 35。 由于此线路很短，不需要校验电压损耗。 （ 2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用 YJL2210000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择。由 I30=36.4A 及土壤温度 25。 C 查表 8-43，初选缆芯为25mm2 的交联电缆，其 Ial=90AI30，满足发热条件。 9 2)校验短路稳定。计算满足短路热稳定的最小截面 Amin=103mm225 mm2，因此 25mm2 不满足短路稳定要求，故选择 YJL22 10000 3 120 电缆。 2.380V 低压出线的选择 （ 1）馈电给机加工
21、一车间的线路采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择。由 I30=287A 及地下 0.8m土壤温度 25。 C 查表，初选缆芯截面为 240mm2，其 Ial=319AI30，满足发热条件。 2）校验电压损耗。因未知变电所到机加工一车间的距离，因此未能校验电压损耗。 3）短路热稳定度的校验。满足短路热稳定度的最小截面 Amin=213mm2 所选 240mm2 的缆芯截面大于 Amin，满足短路热稳定度的要求，因此选择VLV22 1000 3240+1120 的四芯电缆（中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同）。 （ 2）馈电给铸造车间的线路采用 V
22、LV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面 240mm2 聚氯乙烯电缆，即 VLV22 10003240+1120 的四芯电缆。 （ 3）馈电给铆焊车间的线路采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面 300mm2 聚氯乙烯电缆，即 VLV22 10003300+1150 的四芯电缆。 （ 4）馈电给电修车间的线路采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面 300mm2 聚氯乙烯电缆，即 VLV22 10003300+1150 的四芯电缆。 六、变电所二次回路方案的选择与继电保
23、护的整定 1高压断路器的操动机构与信号回路 断路器采用手力操动机构，其控制与信号回路如图 3 所示。 10 图 3 电磁操动的断路器控制与信号回路 WC 控制小母线 WL 灯光指示小母线 WF 闪光信号小母线 WS 信号小母线 WAS 事故音 响小母线 WO 合闸小母线 SA 控制开关（操作开关） KO 合闸接触器 YO 合闸线圈 YR 跳闸线圈（脱扣器） KA 保护装置 QF1 6 断路器辅助触点 GN 绿色指示灯 RD 红色指示灯 ON 合闸 OFF 跳闸（箭头指向为 SA 的返回位置） 2 主变压器的继电保护装置 1）装设反时限过电流保护。 采用 GL15 型感应式过电流继电器，两相两继
24、电器式结线，去分流跳闸的操作方式。 过电流保护动作电流的整定。 IL.max=2IiN.T=2 630/(1.732 10)=72.7A Krel=1.3 Kw=1 Kre=0.8 Ki=100/5=20 Iop=1.3 1 72.7/(0.8 20)=5.9A 因此整流为 6A。 过电流保护动作时间的整定。整定高最小动作时间为 0.5s。 过电流保护灵敏系数的检验。 Ik.min=IK-2(2)/KT=0.866 18.7/(10/0.4)=648A Iop.1= Iop Ki/Kw=6 20/1=120A, 因此保护灵敏系数为 Sp=648/120=5.41.5, 满足灵敏系数 1.5 的
25、要求。 3）装设电流速断保护。利用 GL15 的速断 装置。 速断电流的整定。 Ik.max= Ik-2(3)=18.7kA , Krel=1.5 , Kw=1 , Ki=100/5=20 KT =10/0.4=25 ,因此速断电流为： Iqb=1.5 1 18700/(20 25)=56.1A 速断电流倍数整定为 Kqb=Iqb/Iop =56.1/6=9.35 电流速断保护灵敏系数的检验。 Ik.min=IK-1(2) =0.866 9.2kA=8.0kA, Iqb.1=Iqb Ki/KWw=56.1 20/1=1122A, 因 此 其 保 护 灵 敏 系 数 为 ：Sp=8000/1122=7.12 , 满足 电流速断 灵敏系数为 2 的要求。 七、设计图样
